第四章化學(xué)反應(yīng)與電能（學(xué)生版）

第四章化學(xué)反應(yīng)與電能0101思維導(dǎo)圖0202考點(diǎn)速記原電池一原電池及其工作原理1．定義和反應(yīng)本質(zhì)原電池是把____轉(zhuǎn)化為_(kāi)___的裝置，其反應(yīng)本質(zhì)是____。2．工作原理(以銅鋅原電池為例)ⅠⅡ說(shuō)明：裝置Ⅱ鹽橋中裝有飽和的KCl、KNO3等溶液和瓊脂制成的凍膠。(1)原理分析。電極名稱(chēng)負(fù)極正極電極材料Zn片Cu片電極反應(yīng)Zn－2e－=Zn2＋Cu2＋＋2e－=Cu反應(yīng)類(lèi)型____反應(yīng)____反應(yīng)電子流向由____片沿____流向____片鹽橋中離子移向鹽橋含飽和KCl溶液和瓊脂制成的膠凍，K＋移向____，Cl－移向____電池反應(yīng)方程式Zu＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu鹽橋作用①連接內(nèi)電路形成閉合回路②平衡電荷，使原電池能持續(xù)產(chǎn)生電流裝置差異比較原電池Ⅰ：溫度升高，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能和熱能，兩極反應(yīng)在相同區(qū)域，部分Zn與Cu2＋直接反應(yīng)，使電池效率降低原電池Ⅱ：溫度不變，化學(xué)能只轉(zhuǎn)化為_(kāi)___，兩極反應(yīng)在不同區(qū)域，Zn與Cu2＋隔離，電池效率提高，電流穩(wěn)定3．構(gòu)成條件一看反應(yīng)能發(fā)生____的氧化還原反應(yīng)(一般是活潑性強(qiáng)的金屬與電解質(zhì)溶液反應(yīng))二看兩電極一般是活潑性不同的兩電極(金屬或____)三看是否形成閉合回路形成需三個(gè)條件：①____；②兩電極直接或間接接觸；③兩電極插入____中4．原電池中的三個(gè)移動(dòng)方向電子方向從____極流出沿導(dǎo)線(xiàn)流入____極電流方向從____極沿導(dǎo)線(xiàn)流向____極離子遷移方向電解質(zhì)溶液中，陰離子向____極遷移，陽(yáng)離子向____極遷移★易錯(cuò)提醒(1)原電池閉合回路的形成有多種方式，可以是導(dǎo)線(xiàn)連接兩個(gè)電極，也可以是兩電極相接觸。(2)電解質(zhì)溶液中陰、陽(yáng)離子的定向移動(dòng)，與導(dǎo)線(xiàn)中電子的定向移動(dòng)共同組成了一個(gè)完整的閉合回路。(3)無(wú)論在原電池還是在電解池中，電子均不能通過(guò)電解質(zhì)溶液。(4)注意鹽橋不能用一根導(dǎo)線(xiàn)連接，因?yàn)閷?dǎo)線(xiàn)是不能傳遞陰陽(yáng)離子的。用導(dǎo)線(xiàn)連接后相當(dāng)于一個(gè)是原電池，一個(gè)是電解池。5．一般電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)eq\x(\a\al(列物質(zhì),標(biāo)得失))——eq\x(\a\al(按照負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，判斷出電極反應(yīng)產(chǎn)物，,找出得失電子的數(shù)量))?eq\x(\a\al(看環(huán)境,配守恒))——eq\x(\a\al(電極產(chǎn)物在電解質(zhì)溶液中應(yīng)能穩(wěn)定存在，如堿性介質(zhì)中不會(huì)生成H＋。,配平后的電極反應(yīng)式要遵循電荷守恒、質(zhì)量守恒和得失電子守恒))?eq\x(\a\al(兩式加,驗(yàn)總式))——eq\x(在得、失電子相等時(shí)，將兩電極反應(yīng)式相加，與總反應(yīng)式對(duì)照驗(yàn)證)★易錯(cuò)提醒①只有自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)才能設(shè)計(jì)成原電池。②在原電池中活潑性強(qiáng)的金屬不一定作負(fù)極，但負(fù)極一定發(fā)生氧化反應(yīng)。③電子不能通過(guò)電解質(zhì)溶液，溶液中的離子不能通過(guò)鹽橋。④負(fù)極失去的電子總數(shù)一定等于正極得到的電子總數(shù)。⑤同一氧化還原反應(yīng)，設(shè)計(jì)成原電池反應(yīng)的速率一定比直接發(fā)生氧化還原反應(yīng)的速率快。⑥電極產(chǎn)物在電解質(zhì)溶液的環(huán)境中，應(yīng)能穩(wěn)定存在，如堿性介質(zhì)中生成的H＋應(yīng)結(jié)合OH－生成水。電極反應(yīng)式要遵守電荷守恒、質(zhì)量守恒及電子得失守恒。6．原電池中正、負(fù)極的確定方法7．原電池電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)(1)先確定原電池的正、負(fù)極，列出正、負(fù)極上的反應(yīng)物。(2)根據(jù)氧化還原反應(yīng)原理寫(xiě)出電極反應(yīng)式。①負(fù)極反應(yīng)。負(fù)極上發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng)。要注意負(fù)極反應(yīng)生成的陽(yáng)離子與電解質(zhì)溶液中的陰離子是否共存，若不共存，則該電解質(zhì)溶液中的陰離子應(yīng)寫(xiě)入負(fù)極反應(yīng)式。②正極反應(yīng)。正極上發(fā)生得到電子的還原反應(yīng)。當(dāng)正極上的反應(yīng)物是O2時(shí)：若電解質(zhì)溶液為中性或堿性，則水必須寫(xiě)入正極反應(yīng)式中，與O2反應(yīng)生成OH－，電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－=4OH－；若電解質(zhì)溶液為酸性，則H＋必須寫(xiě)入正極反應(yīng)式中，O2得電子與H＋生成水，電極反應(yīng)式為O2＋4H＋＋4e－=2H2O。(3)寫(xiě)出電池總反應(yīng)方程式。結(jié)合電子守恒將正、負(fù)極電極反應(yīng)式相加即得到電池總反應(yīng)方程式。(4)若已知電池反應(yīng)的總反應(yīng)式，可先寫(xiě)出較易書(shū)寫(xiě)的一極的電極反應(yīng)式，然后在電子守恒的基礎(chǔ)上，用總反應(yīng)式減去較易寫(xiě)出的一極的電極反應(yīng)式，即可得到較難寫(xiě)出的另一極的電極反應(yīng)式。8．鹽橋的組成及在原電池中的作用（1）組成：鹽橋中裝有飽和的KCl、KNO3等溶液和瓊膠制成的膠凍（2）鹽橋中的離子流向：鹽橋中的陽(yáng)離子(K＋)向正極區(qū)移動(dòng)，陰離子(Cl－或NOeq\o\al(－,3))向負(fù)極區(qū)移動(dòng)（3）作用：連接內(nèi)電路，形成閉合回路；平衡電荷，使原電池不斷產(chǎn)生電流[若沒(méi)有鹽橋，當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到一定時(shí)間后，負(fù)極的正電荷增多而導(dǎo)致電子(負(fù)電荷)難以流出，正極負(fù)電荷增多也會(huì)導(dǎo)致電子流入困難，從而電池電流減弱。二、原電池原理的四大應(yīng)用1．加快氧化還原反應(yīng)速率一個(gè)____進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，設(shè)計(jì)成原電池時(shí)反應(yīng)速率____，例如Zn與稀硫酸反應(yīng)時(shí)加入少量的CuSO4溶液能使產(chǎn)生氫氣的速率加快。2．比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱兩種金屬分別作原電池的兩極時(shí)，一般作負(fù)極的金屬活動(dòng)性比正極的____。3．用作金屬的防護(hù)使被保護(hù)的金屬制品作原電池的____極而得到保護(hù)。例如，保護(hù)鐵制輸水管或鋼鐵橋梁，可用導(dǎo)線(xiàn)將其和一塊鋅塊相連，使Zn作原電池的____極。4．設(shè)計(jì)制作化學(xué)電源eq\x(\a\al(拆分,反應(yīng)))—eq\a\vs4\al(首先將氧化還原反應(yīng)分成兩個(gè)__半反應(yīng)__)↓eq\x(\a\al(選擇電,極材料))—eq\a\vs4\al(根據(jù)原電池的反應(yīng)特點(diǎn)，結(jié)合兩個(gè)半反應(yīng),將還原劑一般為比較活潑金屬作__負(fù)極__,活潑性比負(fù)極弱的金屬或非金屬導(dǎo)體作__正極__)↓eq\x(\a\al(構(gòu)成閉,合回路))—eq\a\vs4\al(如果兩個(gè)半反應(yīng)分別在兩個(gè)容器中進(jìn)行中間,連接鹽橋，則兩個(gè)容器中的電解質(zhì)溶液應(yīng)含有,與__電極材料__相同的金屬的陽(yáng)離子)↓eq\x(\a\al(畫(huà)出,裝置圖))—eq\a\vs4\al(結(jié)合要求及反應(yīng)特點(diǎn)，畫(huà)出原電池裝置圖，標(biāo)出,電極材料名稱(chēng)、正負(fù)極、電解質(zhì)溶液等)三、化學(xué)電源的種類(lèi)及其工作原理1．一次電池只能使用一次，不能充電復(fù)原繼續(xù)使用。(1)普通鋅錳干電池總反應(yīng)：Zn＋2MnO2＋2NH4Cl=ZnCl2＋Mn2O3＋2NH3＋H2O負(fù)極：___。正極：2NHeq\o\al(＋,4)＋2e－=2NH3＋H2↑、2MnO2＋H2=2MnOOH(2)堿性鋅錳干電池負(fù)極(Zn)，電極反應(yīng)式：____正極(MnO2)，電極反應(yīng)式：____總反應(yīng)：Zn＋2MnO2＋2H2O=____2．二次電池(以鉛蓄電池為例)：放電后能充電復(fù)原繼續(xù)使用(1)放電時(shí)的反應(yīng)：(原電池)①負(fù)極反應(yīng)：____②正極反應(yīng)：____③總反應(yīng)：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)＋2H2O(l)(2)充電時(shí)的反應(yīng)：(電解池)①陰極反應(yīng)：____②陽(yáng)極反應(yīng)：____③總反應(yīng)：2PbSO4(s)＋2H2O(l)eq\o(=,\s\up7(通電))Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)放電時(shí)原電池的負(fù)極作充電時(shí)電解池的____極。[易錯(cuò)警示](1)可充電電池的充、放電不能理解為可逆反應(yīng)。(2)燃料電池的電極不參與反應(yīng)，有很強(qiáng)的催化活性，起導(dǎo)電作用。(3)可充電電池在充電時(shí)，其負(fù)極連接外接電源的負(fù)極，正極連接外接電源的正極。3．燃料電池(1)氫氧燃料電池是將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置，目前最成熟的燃料電池，可分為酸性和堿性?xún)煞N。酸性堿性負(fù)極反應(yīng)式__2H2－4e－=4H＋____2H2－4e－＋4OH－=4H2O__正極反應(yīng)式__O2＋4e－＋4H＋=2H2O____O2＋4e－＋2H2O=4OH－__總反應(yīng)式2H2＋O2=2H2O(2)燃料電池的電極本身不參與反應(yīng)，燃料和氧化劑連續(xù)地由__外部__供給。對(duì)于燃料電池要注意燃料在負(fù)極反應(yīng)，O2在正極反應(yīng)，要注意電解質(zhì)溶液或傳導(dǎo)介質(zhì)的影響，如堿性條件下，CO2以COeq\o\al(2－,3)形式存在。★易錯(cuò)提醒(1)熔融的金屬氧化物作介質(zhì)傳導(dǎo)O2－負(fù)極：H2－2e－＋O2－=H2O；正極：O2＋4e－=2O2－。(2)碳酸鹽作介質(zhì)負(fù)極：H2－2e－＋COeq\o\al(2－,3)=H2O＋CO2；正極：O2＋4e－＋2CO2=2COeq\o\al(2－,3)。(3)復(fù)雜電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)總體思路：eq\x(\a\al(復(fù)雜電極,反應(yīng)式))＝eq\x(總反應(yīng)式)－eq\x(\a\al(較簡(jiǎn)單一極,電極反應(yīng)式))遵循原理，信息優(yōu)先，用守恒直接書(shū)寫(xiě)。4．二次電池的解題思路5．二次電池電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)方法①先標(biāo)出原電池總反應(yīng)式電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目，指出參與負(fù)極和正極反應(yīng)的物質(zhì)。②寫(xiě)出一個(gè)比較容易書(shū)寫(xiě)的電極反應(yīng)式(書(shū)寫(xiě)時(shí)一定要注意電極產(chǎn)物是否與電解質(zhì)溶液共存)③在電子守恒的基礎(chǔ)上，總反應(yīng)式減去寫(xiě)出的電極反應(yīng)式即得另一電極反應(yīng)式。④充電的電極反應(yīng)與放電的電極反應(yīng)過(guò)程相反。6．書(shū)寫(xiě)燃料電池電極反應(yīng)式的三大步驟①先寫(xiě)出燃料電池總反應(yīng)式一般都是可燃物在氧氣中的燃燒反應(yīng)方程式。但由于燃燒產(chǎn)物還可能與電解質(zhì)溶液反應(yīng)，燃燒產(chǎn)物與電解質(zhì)溶液反應(yīng)的方程式與其相加得總反應(yīng)方程式。②再寫(xiě)出燃料電池正極的電極反應(yīng)式由于燃料電池正極一般都是O2得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，基礎(chǔ)反應(yīng)式為O2＋4e－=2O2－。A．電解質(zhì)為固體時(shí)，O2－可自由通過(guò)，正極的電極反應(yīng)式為O2＋4e－=2O2－。B．電解質(zhì)為熔融的碳酸鹽時(shí)，正極的電極反應(yīng)式為O2＋2CO2＋4e－=2COeq\o\al(2－,3)。C．當(dāng)電解質(zhì)為中性或堿性環(huán)境時(shí)，正極的電極反應(yīng)式為：O2＋4e－＋2H2O=4OH－。D．當(dāng)電解質(zhì)為酸性環(huán)境時(shí)，正極的電極反應(yīng)式為：O2＋4e－＋4H＋=2H2O。③最后寫(xiě)出燃料電池負(fù)極的電極反應(yīng)式燃料電池負(fù)極的電極反應(yīng)式＝燃料電池總反應(yīng)式－燃料電池正極的電極反應(yīng)式。在利用此法時(shí)一要注意消去反應(yīng)中的O2，二要注意兩極反應(yīng)式和總反應(yīng)式電子轉(zhuǎn)移相同。電解池一電解原理及規(guī)律1．電解的定義讓直流電通過(guò)電解質(zhì)溶液或____，在兩個(gè)電極上分別發(fā)生____和____的過(guò)程。或eq\b\lc\\rc\}(\a\vs4\al\co1(電解質(zhì)溶液,熔融電解質(zhì)))eq\o(→,\s\up7(通電))eq\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(\o(→,\s\up7(陰極),\s\do5())__還原__反應(yīng),\o(→,\s\up7(陽(yáng)極),\s\do5())__氧化__反應(yīng)))2．電解池(1)定義：電解池是把____轉(zhuǎn)變?yōu)開(kāi)___的裝置。(2)電解池的構(gòu)成條件：①有外接____電源。②有與____相連的兩個(gè)電極eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(陽(yáng)極與電源__正__極相連,陰極與電源__負(fù)__極相連))③形成____。④電解質(zhì)溶液或____電解質(zhì)。(3)電解池工作原理(以電解CuCl2溶液為例)?？偡磻?yīng)的化學(xué)方程式：__eq\o(=,\s\up7())__總反應(yīng)的離子方程式：__eq\o(=,\s\up7())__(4)電子和離子的移動(dòng)方向(惰性電極)★易錯(cuò)提醒①金屬活動(dòng)性順序中銀以前的金屬(含銀)作電極時(shí)，由于金屬本身可以參與陽(yáng)極反應(yīng)，稱(chēng)為金屬電極或活性電極(如Zn、Fe、Cu、Ag等)；金屬活動(dòng)性順序中銀以后的金屬或非金屬作電極時(shí)，稱(chēng)為惰性電極，主要有鉑(Pt)、石墨等。②電解時(shí)，在外電路中有電子通過(guò)，而在溶液中是靠離子移動(dòng)導(dǎo)電，即電子不通過(guò)電解質(zhì)溶液。(5)分析電解過(guò)程的思維程序：①首先判斷陰、陽(yáng)極，分析陽(yáng)極材料是惰性電極還是活性電極。②再分析電解質(zhì)水溶液的組成，找全離子并分陰、陽(yáng)兩組(不要忘記水溶液中的H＋和OH－)。③然后排出陰、陽(yáng)兩極的放電順序：A．陰極不管是什么材料，電極本身都不反應(yīng)，一定是溶液(或熔融電解質(zhì))中的陽(yáng)離子放電。B．最常用、最重要的放電順序是陽(yáng)極：Cl－＞OH－；陰極：Ag＋＞Cu2＋＞H＋。C．電解水溶液時(shí)，K＋～Al3＋不可能在陰極放電，即不可能用電解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、A1等金屬。④分析電極反應(yīng)，判斷電極產(chǎn)物，寫(xiě)出電極反應(yīng)式，要注意遵循原子守恒和電荷守恒。⑤最后寫(xiě)出電解反應(yīng)的總化學(xué)方程式或離子方程式。3．電解池電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)步驟與方法★易錯(cuò)提醒(1)書(shū)寫(xiě)電解池的電極反應(yīng)式時(shí)，可以用實(shí)際放電的離子表示，但書(shū)寫(xiě)電解池的總反應(yīng)時(shí)，弱電解質(zhì)要寫(xiě)成分子式。如用惰性電極電解食鹽水時(shí)，陰極反應(yīng)式為2H＋＋2e－=H2↑(或2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－)；總反應(yīng)離子方程式為2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(電解))2OH－＋H2↑＋Cl2↑。(2)電解水溶液時(shí)，應(yīng)注意放電順序，位于H＋、OH－之后的離子一般不參與放電。(3)Fe3＋在陰極上放電時(shí)生成Fe2＋而不是得到單質(zhì)Fe。(4)判斷電解產(chǎn)物、書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式以及分析電解質(zhì)溶液的變化時(shí)首先要注意陽(yáng)極是活性材料還是惰性材料。(5)書(shū)寫(xiě)電解化學(xué)方程式時(shí)，應(yīng)看清是電解電解質(zhì)的水溶液還是熔融電解質(zhì)。Al3＋、Mg2＋、Na＋、Ca2＋、K＋只有在熔融狀態(tài)下才放電。4．判斷電解池陰、陽(yáng)極的常用方法判斷方法陽(yáng)極陰極與電源連接與正極相連與負(fù)極相連閉合回路導(dǎo)線(xiàn)中電子流出電子流入電解質(zhì)溶液中陽(yáng)離子移離陽(yáng)離子移向陰離子移向陰離子移離電極反應(yīng)得失電子失電子得電子化合價(jià)升高降低反應(yīng)類(lèi)型氧化反應(yīng)還原反應(yīng)電極質(zhì)量減小或不變?cè)龃蠡虿蛔?．用惰性電極電解電解質(zhì)溶液的類(lèi)型類(lèi)型電解質(zhì)特點(diǎn)實(shí)例電解產(chǎn)物電極反應(yīng)特點(diǎn)電解對(duì)象電解質(zhì)溶液的變化電解質(zhì)溶液的復(fù)原陰極陽(yáng)極電解水型含氧酸H2SO4H2O2陰極：4H＋＋4e－=2H2↑陽(yáng)極：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑水濃度增大加H2O可溶性強(qiáng)堿NaOH活潑金屬含氧酸鹽KNO3電解質(zhì)型無(wú)氧酸HClH2Cl2電解質(zhì)電離出的陰、陽(yáng)離子分別在兩極放電電解質(zhì)濃度減小通HCl不活潑金屬無(wú)氧酸鹽CuCl2CuCl2加CuCl2放H2生堿型活潑金屬無(wú)氧酸鹽NaClH2Cl2陰極：2H＋＋2e－=H2↑陽(yáng)極：電解質(zhì)陰離子放電電解質(zhì)和水生成新電解質(zhì)通HCl放O2生酸型不活潑金屬含氧酸鹽CuSO4CuO2陰極：電解質(zhì)陽(yáng)離子放電陽(yáng)極：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑電解質(zhì)和水生成新電解質(zhì)加CuO★易錯(cuò)提醒(1)電解時(shí)溶液pH的變化規(guī)律。①若電解時(shí)陰極上產(chǎn)生H2，陽(yáng)極上無(wú)O2產(chǎn)生，電解后溶液pH增大；②若陰極上無(wú)H2產(chǎn)生，陽(yáng)極上產(chǎn)生O2，則電解后溶液pH減??；③若陰極上有H2產(chǎn)生，陽(yáng)極上有O2產(chǎn)生，且VH2＝2VO2，則有“酸更酸，堿更堿，中性就不變”，即：a．如果原溶液是酸溶液，則pH變?。籦．如果原溶液為堿溶液，則pH變大；c．如果原溶液為中性溶液，則電解后pH不變。(2)電解質(zhì)溶液的復(fù)原措施。電解后的溶液恢復(fù)到原狀態(tài)，出什么加什么(即一般加入陰極產(chǎn)物與陽(yáng)極產(chǎn)物的化合物)。如用惰性電極電解鹽酸(足量)一段時(shí)間后，若使溶液復(fù)原，應(yīng)通入HCl氣體而不能加入鹽酸。5．電化學(xué)的計(jì)算技巧原電池和電解池的相關(guān)計(jì)算，主要包括兩極產(chǎn)物的定量計(jì)算、相對(duì)原子質(zhì)量的計(jì)算、阿伏加德羅常數(shù)測(cè)定的計(jì)算、溶液pH的計(jì)算，根據(jù)產(chǎn)物的量求轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量及根據(jù)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量求產(chǎn)物的量等。在進(jìn)行有關(guān)計(jì)算時(shí)，可運(yùn)用以下基本方法：(1)根據(jù)總反應(yīng)式計(jì)算。先寫(xiě)出電極反應(yīng)式，再寫(xiě)出總反應(yīng)式，最后根據(jù)總反應(yīng)式列出比例式計(jì)算。(2)根據(jù)電子守恒計(jì)算。①用于串聯(lián)電路中陰、陽(yáng)兩極產(chǎn)物或正、負(fù)兩極產(chǎn)物在相同電量時(shí)的計(jì)算，其依據(jù)是各電極上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等。②用于混合溶液中電解的分階段計(jì)算。(3)根據(jù)關(guān)系式計(jì)算。根據(jù)得失電子守恒關(guān)系建立起已知量與未知量之間的橋梁，構(gòu)建計(jì)算所需的關(guān)系式。如以通過(guò)4mole－為橋梁可構(gòu)建如下關(guān)系式：(式中M為金屬，n為金屬離子的化合價(jià)數(shù)值)該關(guān)系式具有總攬電化學(xué)計(jì)算的作用，熟記電極反應(yīng)式，靈活運(yùn)用關(guān)系式便能快速解答常見(jiàn)的電化學(xué)計(jì)算問(wèn)題。提示：在電化學(xué)計(jì)算中，還常利用Q＝I·t和Q＝n(e－)×NA×1.60×10－19C來(lái)計(jì)算電路中通過(guò)的電量。二、電解原理的應(yīng)用1．電解飽和食鹽水(1)電極反應(yīng)：陰極：電極反應(yīng)式：____反應(yīng)類(lèi)型：____反應(yīng)。陽(yáng)極：電極反應(yīng)式：____反應(yīng)類(lèi)型：____反應(yīng)。(2)總反應(yīng)離子方程式：__eq\o(=,\s\up7())__總反應(yīng)化學(xué)方程式：__eq\o(=,\s\up7())__(3)應(yīng)用：氯堿工業(yè)制燒堿、氫氣和氯氣。離子交換膜電解槽原理示意圖陽(yáng)離子交換膜：①只允許陽(yáng)離子通過(guò)，能阻止陰離子和氣體通過(guò)。②將電解槽隔成陽(yáng)極室和陰極室。2．電解精煉銅—eq\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(—兩極材料—\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(—陽(yáng)極：__粗銅__,—陰極：__精銅__)),—\a\vs4\al(兩極,反應(yīng))—\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(—陽(yáng)極設(shè)Zn、Fe雜質(zhì)：,Zn－2e－=Zn2＋,Fe－2e－=Fe2＋,__Cu－2e－=Cu2＋__,主要反應(yīng),—陰極：__Cu2＋＋2e－=Cu__)),—應(yīng)用：電解精煉銅))注意：電解精煉銅時(shí)，陽(yáng)極質(zhì)量減小，陰極質(zhì)量增加，溶液中的Cu2＋濃度減小。3．電鍍銅—eq\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(—兩極材料—\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(—陽(yáng)極：__精銅__,—陰極：__待鍍金屬__)),—電鍍液：含__Cu2＋__的電解質(zhì)溶液。,—\a\vs4\al(兩極,反應(yīng))—\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(—陽(yáng)極：__Cu－2e－=Cu2＋__,—陰極__Cu2＋＋2e－=Cu__,—應(yīng)用：鐵上鍍銅等。)),—\a\vs4\al(特點(diǎn))\a\vs4\al(陽(yáng)極質(zhì)量__減小__，陰極,質(zhì)量__增加__)\a\vs4\al(溶液中的離子濃度__不變__)))4．電冶金利用電解熔融鹽的方法來(lái)冶煉活潑金屬Na、Ca、Mg、Al等。eq\x(\a\al(,,電,,,冶,,,金,,,))eq\a\vs4\al\co1(—鈉—\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(—陽(yáng)極：__2Cl－－2e－=Cl2↑__,—陰極：__2Na＋＋2e－=2Na__,—總方程式：__2NaCl熔融\o(=,\s\up7(通電))2Na＋Cl2↑__)),—鎂—\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(—陽(yáng)極：__2Cl－2e－=Cl2↑__,—陰極：__Mg2＋＋2e－=Mg__,—總方程式：MgCl2熔融\o(=,\s\up7(通電))Mg＋Cl2↑)),—鋁—\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(—陽(yáng)極：__6O2－－12e－=3O2↑__,—陰極：__4Al3＋＋12e－=4Al__,—總方程式：__2Al2O3熔融\o(=,\s\up7(通電))4Al＋3O2↑__)))★易錯(cuò)提醒(1)氯堿工業(yè)所用的飽和食鹽水需要精制，除去NaCl中混有的Ca2＋、Mg2＋、SOeq\o\al(2－,4)。(2)電鍍銅時(shí)，電解質(zhì)溶液中c(Cu2＋)不變；電解精煉銅時(shí)，電解質(zhì)溶液中c(Cu2＋)減小。(3)電解熔融MgCl2冶煉鎂，而不能電解MgO冶煉鎂，是因?yàn)镸gO的熔點(diǎn)很高；電解熔融Al2O3冶煉鋁，而不能電解AlCl3冶煉鋁，是因?yàn)锳lCl3是共價(jià)化合物，其熔融態(tài)不導(dǎo)電。電解精煉銅時(shí)，陽(yáng)極減少的質(zhì)量與陰極增加的質(zhì)量不相等，電解質(zhì)溶液中Cu2＋的濃度減小。粗銅中不活潑的雜質(zhì)(金屬活動(dòng)性順序中位于銅之后的銀、金等)，在陽(yáng)極難以失去電子，當(dāng)陽(yáng)極上的銅失去電子變成離子之后，它們以金屬單質(zhì)的形式沉積于電解槽的底部，成為陽(yáng)極泥。4．電解原理應(yīng)用的四點(diǎn)注意事項(xiàng)(1)陽(yáng)離子交換膜(以電解NaCl溶液為例)，只允許陽(yáng)離子(Na＋)通過(guò)，而阻止陰離子(Cl－、OH－)和氣體分子(Cl2)通過(guò)，這樣既能防止H2和Cl2混合發(fā)生爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液反應(yīng)生成NaClO而影響燒堿的質(zhì)量。(2)電解或電鍍時(shí)，電極質(zhì)量減小的電極必為金屬電極——陽(yáng)極；電極質(zhì)量增加的電極必為陰極，即溶液中的金屬陽(yáng)離子得電子變成金屬附著在陰極上。(3)電解精煉銅，粗銅中含有的Zn、Fe、Ni等活潑金屬失去電子，變成金屬陽(yáng)離子進(jìn)入溶液，其他活潑性弱于銅的雜質(zhì)以陽(yáng)極泥的形式沉積。電解過(guò)程中電解質(zhì)溶液中的Cu2＋濃度會(huì)逐漸減小。(4)電鍍時(shí)，陽(yáng)極(鍍層金屬)失去電子的數(shù)目與陰極鍍層金屬離子得到電子的數(shù)目相等，因此電鍍液中電解質(zhì)的濃度保持不變。金屬的腐蝕與防護(hù)三、金屬的腐蝕與防護(hù)1．金屬腐蝕的本質(zhì)金屬原子____電子變?yōu)榻饘訇?yáng)離子，金屬發(fā)生____反應(yīng)。2．金屬腐蝕的類(lèi)型(1)化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕類(lèi)型化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕定義金屬與接觸到的干燥氣體(如O2、Cl2等)或非電解質(zhì)溶液等直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)引起的腐蝕不純金屬或合金與電解質(zhì)溶液接觸，會(huì)形成____，____的金屬失去電子被氧化腐蝕特點(diǎn)____電流產(chǎn)生____電流產(chǎn)生普遍性?xún)烧咄瑫r(shí)發(fā)生，金屬的____腐蝕更普遍，而且危害性大，腐蝕速率大(2)析氫腐蝕與吸氧腐蝕(以鋼鐵的腐蝕為例進(jìn)行分析)類(lèi)型析氫腐蝕吸氧腐蝕水膜酸性________負(fù)極反應(yīng)___正極反應(yīng)________總反應(yīng)______其他反應(yīng)____Fe(OH)3→Fe2O3·xH2O(鐵銹)腐蝕速率較快，一般極少較慢，非常普遍普遍性____腐蝕更普遍聯(lián)系往往兩種腐蝕交替發(fā)生，但吸氧腐蝕更普遍，兩種過(guò)程都有微弱電流產(chǎn)生。3．金屬電化學(xué)腐蝕規(guī)律(1)對(duì)同一種金屬來(lái)說(shuō)，在不同溶液中腐蝕的快慢：強(qiáng)電解質(zhì)溶液____弱電解質(zhì)溶液____非電解質(zhì)溶液。(2)活動(dòng)性不同的兩金屬：活動(dòng)性差別越大，活動(dòng)性強(qiáng)的金屬腐蝕越____。(3)對(duì)同一種電解質(zhì)溶液來(lái)說(shuō)，電解質(zhì)溶液濃度越大，腐蝕越快，且氧化劑的濃度越高，氧化性越強(qiáng)，腐蝕越快。(4)對(duì)同一電解質(zhì)溶液來(lái)說(shuō)。電解原理引起的腐蝕____原電池原理引起的腐蝕____化學(xué)腐蝕____有防護(hù)措施的腐蝕。4．金屬電化學(xué)保護(hù)的兩種方法5．其他防護(hù)方法(1)覆蓋保護(hù)層(涂油漆、油脂、搪瓷、陶瓷、瀝青、塑料等)，電鍍。(2)改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)→可根據(jù)不同的用途，運(yùn)用不同的金屬或非金屬制成合金，如制成不銹鋼?！镆族e(cuò)提醒(1)鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)，負(fù)極鐵去電子生成Fe2＋，而不是生成Fe3＋。(2)金屬腐蝕時(shí)，電化學(xué)腐蝕與化學(xué)腐蝕往往同時(shí)存在，但前者更普遍，危害也更嚴(yán)重。(3)銅暴露在潮濕的空氣中發(fā)生的是化學(xué)腐蝕，而不是電化學(xué)腐蝕，生成銅綠的化學(xué)成分是Cu2(OH)2CO3。(4)兩種保護(hù)方法的比較外加電流的陰極保護(hù)法比犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法保護(hù)效果好。（5）金屬越活潑，就越容易失去電子而被腐蝕，金屬活動(dòng)順序表中位于氫前面和氫后面的金屬都能發(fā)生吸氧腐蝕，但只有在金屬活動(dòng)順序表中氫前面的金屬才可能發(fā)生析氫腐蝕。0303素養(yǎng)提升◆判斷正誤考點(diǎn)一原電池及其工作原理1．判斷正誤，正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”。(1)原電池裝置中，溶液中的陰離子移向正極，陽(yáng)離子移向負(fù)極。()(2)在原電池中，負(fù)極材料的活潑性一定比正極材料強(qiáng)。()(3)原電池工作時(shí)，溶液中的陽(yáng)離子向負(fù)極移動(dòng)，鹽橋中的陽(yáng)離子向正極移動(dòng)。()(4)在銅鋅原電池中，因?yàn)橛须娮油ㄟ^(guò)電解質(zhì)溶液形成閉合回路，所以有電流產(chǎn)生。()(5)在原電池中，正極本身一定不參與電極反應(yīng)，負(fù)極本身一定要發(fā)生氧化反應(yīng)。()(6)Mg－Al－稀H2SO4組成的原電池中，Mg作負(fù)極，Mg－Al－NaOH溶液組成的原電池中，Mg作正極。()(7)氧化還原反應(yīng)2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))2H2↑＋O2↑可以設(shè)計(jì)成原電池。()(8)同種條件下，帶有“鹽橋”的原電池比不帶“鹽橋”的原電池電流持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。()(9)反應(yīng)CaO＋H2O=Ca(OH)2可以放出大量的熱，故利用該反應(yīng)可以設(shè)計(jì)成原電池，把其中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。()(10)在原電池中，發(fā)生氧化反應(yīng)的電極一定是負(fù)極。()(11)兩種活潑性不同的金屬組成原電池的兩極，活潑性強(qiáng)的金屬一定作負(fù)極。()(12)由Fe、Cu、FeCl3溶液組成的原電池中，正極反應(yīng)為Cu－2e－=Cu2＋。()考點(diǎn)二原電池原理的四大應(yīng)用1．判斷正誤，正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”。(1)電工操作中規(guī)定不能把銅導(dǎo)線(xiàn)與鋁導(dǎo)線(xiàn)連接在一起使用，是因?yàn)殂~、鋁在潮濕的環(huán)境中形成原電池，加快了鋁的腐蝕，易造成斷路。()(2)鍍鋅鐵皮與鍍錫鐵皮的鍍層破損后，前者腐蝕速率大于后者。()(3)生鐵比純鐵更耐腐蝕。()(4)鐵與HCl反應(yīng)時(shí)加入少量CuSO4溶液，產(chǎn)生H2的速率加快。()(5)C＋H2O=CO＋H2可設(shè)計(jì)成原電池。()(6)將氧化還原反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池，可以把物質(zhì)內(nèi)部的能量全部轉(zhuǎn)化為電能。()(7)太陽(yáng)能電池不屬于原電池。()(8)某原電池反應(yīng)為Cu＋2AgNO3=Cu(NO3)2＋2Ag，裝置中的鹽橋中可以是裝有含瓊膠的KCl飽和溶液。()(9)10mL濃度為1mol·L－1的鹽酸與過(guò)量的鋅粉反應(yīng)，若加入適量的CuSO4溶液能減慢反應(yīng)速率但又不影響氫氣生成量。()(10)若在海輪外殼上附著一些銅塊，則可以減緩海輪外殼的腐蝕。()考點(diǎn)三化學(xué)電源的種類(lèi)及其工作原理1．判斷正誤，正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”。(1)可充電電池中的放電反應(yīng)和充電反應(yīng)互為可逆反應(yīng)。()(2)鉛蓄電池放電時(shí)的負(fù)極和充電時(shí)的陽(yáng)極均發(fā)生氧化反應(yīng)。()(3)鉛蓄電池工作時(shí)，當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.2mol電子時(shí)，消耗的H2SO4為0.1mol。()(4)鉛蓄電池工作時(shí)，當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.1mol電子時(shí)，負(fù)極增加4.8g。()(5)二次電池充電時(shí)，充電器的正極接二次電源的正極。()(6)多孔碳可用作氫氧燃料電池的電極材料。()(7)根據(jù)反應(yīng)4Li＋FeS2=Fe＋2Li2S設(shè)計(jì)的可充電電池是一種應(yīng)用廣泛的鋰電池，可用水溶液作電解質(zhì)溶液。()(8)原電池中的電解質(zhì)溶液一定參與反應(yīng)。()(9)一種基本酸性燃料電池原理設(shè)計(jì)的酒精檢測(cè)儀，負(fù)極上的反應(yīng)為CH3CH2OH－4e－＋H2O=CH3COOH＋4H＋，正極上發(fā)生的反應(yīng)為O2＋4e－＋2H2O=4OH－。()(10)鋰離子電池的總反應(yīng)為L(zhǎng)ixC＋Li1－xCoO2eq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))C＋LiCoO2，放電時(shí)Li＋向負(fù)極移動(dòng)。()(11)碘可用作鋰碘電池的材料，該電池反應(yīng)為2Li(s)＋I(xiàn)2(s)=2LiI(s)，則碘電極作該電池的負(fù)極。()(12)負(fù)極材料不與電解質(zhì)溶液反應(yīng)就不能構(gòu)成原電池。()(13)若使反應(yīng)Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋以原電池方式進(jìn)行，可用鋅、鐵作電極材料。()(14)堿性鋅錳干電池是一次電池，其中MnO2作催化劑，可使鋅錳干電池的比能量高、可儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)。()(15)燃料電池工作時(shí)，燃料在電池中燃燒，熱能轉(zhuǎn)化為電能。()(16)以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池，放電過(guò)程中，H＋從正極區(qū)向負(fù)極區(qū)遷移。()(17)固體酸燃料電池以Ca(HSO4)2固體為電解質(zhì)傳遞H＋，電池總反應(yīng)可表示為2H2＋O2=2H2O，則電池工作時(shí)電子從通O2的一極通過(guò)外電路流向通H2的一極。()考點(diǎn)四電解原理及規(guī)律1．判斷正誤，正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”。(1)電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過(guò)程就是電解質(zhì)溶液被電解的過(guò)程。()(2)Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑能設(shè)計(jì)成電解池。()(3)陰極不管是什么材料，電極本身都不反應(yīng)。()(4)陽(yáng)極不管是什么材料，電極本身都不反應(yīng)。()(5)電解過(guò)程中陰離子向陰極定向移動(dòng)。()(6)用惰性電極電解飽和食鹽水，溶液的pH不變。()(7)電解時(shí)，電解液中陽(yáng)離子移向陽(yáng)極，發(fā)生還原反應(yīng)。()(8)某些不能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，通過(guò)電解可以實(shí)現(xiàn)。()(9)電解CuCl2溶液，陰極逸出的氣體能夠使?jié)駶?rùn)的淀粉碘化鉀試紙變藍(lán)色。()(10)電解鹽酸、硫酸等溶液，H＋放電，溶液的pH逐漸增大。()(11)用惰性電極電解CuSO4溶液一段時(shí)間后，加入Cu(OH)2可使電解質(zhì)溶液恢復(fù)到電解前的情況。()(12)用銅作電極電解CuSO4溶液的方程式為2Cu2＋＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))2Cu＋O2↑＋4H＋。()(13)電解池的陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，陰極發(fā)生還原反應(yīng)。()(14)直流電源跟電解池連接后，電子從電源負(fù)極流向電解池陽(yáng)極。()(15)電解NaCl溶液得到22.4LH2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，理論上需要轉(zhuǎn)移NA個(gè)電子。()考點(diǎn)五電解原理的應(yīng)用1．判斷正誤，正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”。(1)電解飽和食鹽水時(shí)，兩個(gè)電極均不能用金屬材料。()(2)電解精煉銅時(shí)，同一時(shí)間內(nèi)陽(yáng)極溶解銅的質(zhì)量比陰極析出銅的質(zhì)量小。()(3)在鍍件上電鍍銅時(shí)，鍍件應(yīng)連接電源的正極。()(4)電解冶煉鎂、鋁通常電解MgCl2和Al2O3，也可電解MgO和AlCl3。()(5)Cu＋H2SO4=CuSO4＋H2↑可以設(shè)計(jì)成電解池，但不能設(shè)計(jì)成原電池。()(6)用銅作陽(yáng)極、石墨作陰極電解CuCl2溶液時(shí)，陽(yáng)極電極反應(yīng)式為2Cl－－2e－=Cl2↑。()(7)根據(jù)得失電子守恒可知電解精煉銅時(shí)，陽(yáng)極減少的質(zhì)量和陰極增加的質(zhì)量相等。()(8)電鍍過(guò)程中，溶液中離子濃度不變。()(9)電解精煉銅時(shí)，溶液中的陽(yáng)離子濃度會(huì)發(fā)生變